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SPOC学校专有课程
机械设计
第1次开课
开课时间: 2020年09月05日 ~ 2020年12月30日
学时安排: 4小时每周
当前开课已结束 已有 241 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=船舶与海工装备设计与通用机械设计一样吗?本课程在讲授通用零部件设计原理和方法的基础上,增加了船舶与海工装备设计、船舶机械典型零部件设计和结构设计技巧与禁忌等拓展模块,并且辅以大量的实际场景和实景操作,与工程实践零距离接触,带给你需要的知识和新的体验,让我们的课程团队带你一起学习吧!
船舶与海工装备设计与通用机械设计一样吗?本课程在讲授通用零部件设计原理和方法的基础上,增加了船舶与海工装备设计、船舶机械典型零部件设计和结构设计技巧与禁忌等拓展模块,并且辅以大量的实际场景和实景操作,与工程实践零距离接触,带给你需要的知识和新的体验,让我们的课程团队带你一起学习吧!
—— 课程团队
课程概述

1.课程目标

通过本课程学习,学生可以掌握连接件、传动件、轴系等机械零部件的工作原理、结构特点、设计准则和计算方法,具有融会贯通的能力;掌握机械设计的基本要求和设计步骤,具有运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料的能力;具有综合运用所学理论知识完成机械传动装置和简单机械的设计能力和综合能力;具备对机械传动装置和简单机械的设计方案可行性进行技术经济评价的能力。

2.课程内容

(1)理论知识:绪论;机械系统的设计约束;螺纹连接;键、花键、无键连接;带传动;链传动;齿轮传动;蜗杆传动;滑动轴承;滚动轴承;轴;联轴器、离合器;

(2)设计实践:船舶机械典型零部件设计;机械传动装置设计;船舶与海工装备设计。

3.课程沿革及特色

江苏科技大学的机械设计课程源于1978年,有四十几年的历史,1995年获江苏省二类优秀课程,2008年获江苏省精品课程。本教学团队为校优秀教学团队,团队教师指导学生获“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生机械创新设计大赛等国家级奖励4项(特等奖1项),江苏省大学生机械创新设计大赛等省级奖励12项,江苏省优秀本科毕业设计3项。

通过“分类模块化”课程体系,强化工程原理探究和面向行业的复杂工程问题构建,形成了118个既相互独立又相互关联的知识点,以学生为中心建立理论、实验和实践教学紧密衔接的教学体系,注重系统观与整合思维的建立、工程问题分析与系统设计方法的掌握、合作能力与解决复杂工程问题能力的培养


授课目标

使学生系统掌握机械零部件的设计原理和计算方法,学会运用现代设计手段设计机械传动装置和简单机械,树立正确的“设计”观,体会到现代机电产品,特别是船舶与海工装备的设计问题是涉及多领域、多维度的复杂工程问题,认识到问题空间之间的关联,培养大工程观和综合分析的系统思维。

课程大纲
绪论
课时目标:学习目标:1)了解中国机械的发展简史;2)能说出一些常用的船舶海工机械的结构、功用以及工作原理;3)认识和了解机器及其基本功能,对机构、可动联接、构件、零件等有明确的概念和具体的认识;4)了解本课程的研究对象、主要内容以及在产品设计和人才培养中的地位和作用,了解学习本课程的要求和方法。
1.1中国机械发展简史
1.2 自升式钻井平台
1.3 船用锚机及舵机设备简介
1.4 船舶甲板机械
1.5 本课程的内容、性质与任务
本章知识点小结
机械系统的设计约束
课时目标:学习目标:1)了解静应力下强度计算中常用强度理论的概念和计算公式及其应用;2)熟悉变应力的类型和特征,分析疲劳断裂过程、特征及与静力断裂的不同;3)掌握疲劳曲线及材料和零件的简化极限应力图的来源、作法、意义、用途;4)理解影响零件疲劳强度的因素及其确定方法,并能查阅有关图表;5)掌握各种稳定变应力(包括简单应力和复合应力)下,机械零件疲劳强度(工作安全系数的确定)的计算方法;6)了解船舶与海工机械的规范和标准。
2.1 载荷及应力的类型
2.2 机械零件强度
2.3 疲劳断裂及其特征
2.4 疲劳曲线和极限应力图
2.5 影响零件疲劳强度的因素
2.6 机械零件疲劳强度的计算
2.7 规范与标准
本章知识点小结
螺纹连接设计
课时目标:学习目标:1)了解螺纹的主要参数、螺旋副的受力分析、效率和自锁条件,以及螺纹连接的主要类型和标准联接件,螺纹连接的拧紧与防松方法,以便在设计时正确的选用;2)掌握螺栓组连接的受力分析,能够从螺纹连接的失效形式、计算准则和强度计算中较为合理地设计出可靠的螺栓组连接;3)了解提高螺纹连接强度的措施。
3.1 螺纹连接的主要类型和标准连接件
3.2 螺纹连接的拧紧和防松
3.3 螺栓组连接的受力分析
3.4 螺栓连接的强度计算
3.5 提高螺纹连接强度的措施
3.6 工程案例分析
《走近工程,走向卓越》
✫ 工程中的螺纹连接
✫ 螺纹连接结构设计技巧与禁忌
✫ 螺栓组的静、动态特性实验目的、原理和要求
✫ 螺栓组的静、动态特性实景操作
本章知识点小结
其他连接设计
课时目标:学习目标:1)了解键连接的主要类型及应用特点,掌握键的类型及尺寸的选择方法,并能对平键联接进行强度校核计算;2)了解花键连接的类型、特点及应用,掌握花键连接的强度计算;3)对销连接、无键连接的类型、特点及应用有一定的了解。
4.1 键连接
4.2 花键连接
4.3 销连接和无键连接
《走近工程,走向卓越》
✫ 键与花键连接及工程应用
✫ 键连接结构设计技巧与禁忌
✫ 花键及其他连接结构设计技巧与禁忌
本章知识点小结
挠性传动设计
课时目标:学习目标:1)了解带传动的类型、特点和应用场合;2)熟悉普通V带的结构及其标准、V带传动的张紧方式和装置;3)掌握带传动的工作原理、受力情况、弹性滑动及打滑等基本理论、V带传动的失效形式及设计准则;4)掌握柔体摩擦的欧拉公式、带的应力及其变化规律;5)掌握V带传动的设计方法和步骤;6)了解链传动特点及运动不均匀性。
5.1 带传动的基本知识
5.2 普通V带传动的设计
5.3 V带轮的结构设计
5.4 工程案例分析
5.5 链传动特点及运动不均匀性
《走近工程,走向卓越》
✫ 带的类型和工程应用
✫ 实践中常用V带和带轮结构
✫ 工程中带传动的张紧装置
✫ 带传动、链传动结构设计技巧与禁忌
✫ 带传动特性实验目的、原理和要求
✫ 带传动特性实验实景操作
本章知识点小结
齿轮传动设计
课时目标:学习目标:1)了解齿轮传动基本知识(特点、分类、主要参数、精度等);2)掌握齿轮传动失效形式及设计计算准则;3)掌握齿轮传动材料要求及选择原则;4)掌握齿轮传动的受力分析、计算载荷及载荷系数;5)掌握直齿圆柱齿轮的强度计算、设计过程及参数选择、几何尺寸确定;6)掌握斜齿轮、圆锥齿轮与直齿圆柱齿轮受力分析、强度计算、几何尺寸确定、参数选择上的不同;7)了解齿轮结构、齿轮传动的润滑、效率等。
6.1 齿轮传动的基本知识
6.2 圆柱齿轮传动的载荷计算
6.3 直齿圆柱齿轮传动的强度计算
6.4 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
6.5 直齿锥齿轮传动
6.6 齿轮传动的效率和润滑
6.7 工程案例分析
《走近工程,走向卓越》
✫ 工程机械中常用传动方式
✫ 齿轮传动结构设计技巧与禁忌
本章知识点小结
蜗杆传动设计
课时目标:学习目标:1)了解蜗杆传动的类型,掌握蜗杆传动的几何参数的计算和选择方法,并着重了解蜗杆直径系数q的含义及引入此系数的意义;2)蜗杆传动的力分析及强度计算;3)了解蜗杆传动的承载能力计算;4)了解蜗杆传动的热平衡的重要性并掌握其计算方法;5)了解圆柱蜗杆的刚度计算及蜗杆、蜗轮的结构设计。
7.1 蜗杆传动的基本知识
7.2 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算
7.3 蜗杆传动的效率、润滑与热平衡计算
《走近工程,走向卓越》
✫ 机械传动方案的选择
✫ 蜗杆传动结构设计技巧与禁忌
本章知识点小结
滑动轴承设计
课时目标:学习目标:1)了解滑动轴承的类型、特点及其应用;2)掌握各类滑动轴承的结构特点;3)了解对轴瓦材料的基本要求和常用轴瓦材料,了解轴瓦结构;4)掌握非液体摩擦轴承的设计计算准则及其物理意义;5)掌握液体动压润滑的基本概念、基本方程和油楔承载机理;6)了解液体摩擦动压径向润滑轴承的计算要点(工作过程、压力曲线及需要进行哪些计算);7)了解多油楔轴承等其他动压轴承的工作原理、特点及应用;8)了解滑动轴承采用的润滑剂与润滑装置。
8.1 摩擦、磨损的基本理论
8.2 滑动轴承的基本知识
8.3 不完全液体润滑滑动轴承的设计计算
8.4 液体动力润滑的基本方程式
《走近工程,走向卓越》
✫ 滑动轴承结构设计禁忌
✫ 滑动轴承综合测试实验目的、原理和要求
✫ 滑动轴承综合测试实验实景操作
本章知识点小结
滚动轴承设计
课时目标:学习目标:1)了解滚动轴承的基本知识(结构、类型、特点、基本概念);2)掌握滚动轴承的代号,及类型选择原则和方法;3)掌握滚动轴承的载荷、应力、失效形式及设计计算准则;4)掌握滚动轴承的承载能力计算(疲劳寿命计算)和静强度计算;5)掌握滚动轴承的组合结构设计。
9.1 滚动轴承的基本知识
9.2 滚动轴承的工作情况
9.3 滚动轴承的寿命计算
9.4 滚动轴承的组合结构设计
9.5 工程案例分析
《走近工程,走向卓越》
✫ 工程中常用滚动轴承的类型
✫ 滚动轴承结构设计技巧与禁忌
本章知识点小结
轴设计
课时目标:学习目标:1)了解轴的分类及轴的材料;2)掌握轴的初步估算强度计算;3)掌握轴的强度计算;4)掌握轴的结构设计;5)了解轴的刚度计算。
10.1 轴的基本知识
10.2 轴的结构设计
10.3 轴的强度计算
10.4 提高轴的强度、刚度和减轻重量的措施
10.5 工程案例分析
10.6 联轴器和离合器
《走近工程,走向卓越》
✫ 轴结构设计禁忌
本章知识点小结
船舶机械典型零部件设计实践
课时目标:了解船舶锚机中关键零部件的设计规范;了解船舶轴系的工作原理、结构特点。
11.1 船舶锚机中齿轮传动件设计
11.2 船舶锚机中联轴器和离合器设计
11.3 船舶轴系设计
机械传动装置设计实践
课时目标:能综合运用所学理论知识完成机械传动装置的设计。
12.1 减速器总体设计
12.2 减速器设计禁忌
✫ 减速器装拆与结构分析实验目的、原理和要求
✫ 减速器装拆与结构分析实验实景操作
船舶与海工装备设计实践
课时目标:了解如何拟定机械系统的方案,掌握机械传动系统方案的设计。
13.1 原理方案设计
13.2 船舶锚机方案设计
13.3 可调螺距螺旋桨桨叶重心测量及修正复合平台
13.4 船舶螺旋桨水下清洗系统
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预备知识

学习本课程前应先修高等数学、机械制图、理论力学、材料力学、工程材料、制造技术基础、机械原理等课程。若在本课程学习过程中需要学习上述先修课程,可从下列链接中选择:

高等数学 

同济大学 https://www.icourse163.org/course/TONGJI-53004  

国防科技大学 https://www.icourse163.org/course/NUDT-9004 
机械制图 

江苏大学https://www.icourse163.org/course/UJS-1001755183

理论力学 

哈尔滨工业大学 https://www.icourse163.org/course/HIT-1001516003

西北工业大学 https://www.icourse163.org/course/NWPU-1001955002  

材料力学 

西南交通大学 https://www.icourse163.org/course/SWJTU-305001  

东北大学 https://www.icourse163.org/course/NEU-1001862003 
工程材料与制造基础

山东大学https://www.icourse163.org/course/SDU-306001
制造技术基础 

西北工业大学 https://www.icourse163.org/course/NWPU-1001813005  

机械原理

西北工业大学 https://www.icourse163.org/course/NWPU-20007  

北京航空航天大学 https://www.icourse163.org/course/BUAA-238004  


参考资料

1、《机械设计》,邱宣怀 郭可谦 编著,高等教育出版社,2007年8月第4版

2、《机械设计》,濮良贵主编,高等教育出版社,2019年5月第10版

3、《机械设计学习与考试指导》,王明强主编,哈尔滨工程大学出版社,2010年6月第2版

4、《机械设计综合训练》,王明强,朱永梅主编,科学出版社,2016年8月第三版

5、《机械设计禁忌1000例》,吴宗泽等,机械工业出版社,2011年4月第三版

6、 Machine Design: An Integrated Approach (5th Edition),Robert L.Norton著,China Machine Press,2016



常见问题

Q :  “机械设计这门课程如何学习?

A :   1)把握机械设计分析问题的主线,即要时刻贯穿零部件的失效形式计算准则工作能力计算主尺寸计算值实际取值其它尺寸参数结构设计” 这一主线,无论学习何种机械零部件,均以此主线为纲,则便于入门、便于掌握。

2)要强调理论联系实际,必须从生产实际的条件与要求出发来考虑问题,注意公式的使用条件和范围,设计中参数选择和结果的确定也要结合实际来进行。

3)机器是由许多零件按一定方式联结起来的,零件之间有一定联系,因此要从整体出发来考虑零件的设计,并注意零件间的协调与配合,零件设计的原始数据和要求一定要从机器整机的功能和要求分析确定。

Q :  机械设计过程中,设计计算和结构设计哪个更重要,零件的尺寸应该由哪个确定?

A :  必须明确,设计决非只是计算,计算虽重要,但它是为结构设计提供一个基础,而零部件和机器的最后尺寸和形状,通常都是由结构设计确定的,计算所得的数字,最后往往会被结构设计所修改。结构设计在设计工作量中一般占较大比重,因而必须给予足够的重视。

Q :  课程评分标准里课堂讨论是指哪些?

A :  每个知识点后面的讨论题。


源课程

该SPOC课程部分内容来自以上源课程,在源基础上老师进一步增加了新的课程内容

江苏科技大学
1 位授课老师
朱永梅

朱永梅

教授

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